高中物理教案

物理教案表征交變電流的物理量。

教學目標

一、知識目標

1、復(fù)習上節(jié)課知識，并推出；．

2、理解交變電流的周期、頻率含義，掌握它們相互間關(guān)系，知道我國生產(chǎn)和生活用電的周期（頻率）的大?。?/p>

3、理解交變電流的最大值和有效值的意義，知道它們之間的關(guān)系，會應(yīng)用正弦式交變電流有效值公式進行有關(guān)計算．

4、能利用有效值定義計算某些交變電流的有效值

二、能力目標

1、培養(yǎng)學生閱讀、理解及自學能力．

2、培養(yǎng)學生將知識進行類比、遷移的能力．

3、使學生理解如何建立新的物理概念而培養(yǎng)學生處理解決新問題能力．

4、培養(yǎng)學生應(yīng)用數(shù)學工具處理解決物理問題的能力．

5、訓練學生由特殊到一般的歸納、演繹思維能力．

6、培養(yǎng)學生的實際動手操作能力．

三、情感目標

1、由用電器銘牌，可介紹我國近幾年的經(jīng)濟騰飛，激發(fā)學生愛國精神和為建設(shè)祖國發(fā)奮學習的精神．

2、讓學生體會對稱美．

教學建議

教材分析及相關(guān)教法建議
1、要讓學生知道，由于交變電流的電壓、電流等的大小和方向都隨時間作周期性變化，就需要多一些物理量來描述它不同方面的特性．如：周期和頻率表示交變電流周期性變化的快慢，最大值表明交變電流在變化過程中所能達到的最大數(shù)值，反映了交變電流的變化范圍．
2、交變電流的有效值表示交變電流產(chǎn)生的平均效果，是教學的重點，也是教學的難點．首先要使學生明白引入有效值的必要：由于交變電流的大小和方向隨時間變化，它產(chǎn)生的效果也隨時間而變化，而實用中常常只要知道它的平均效果就可以了．為此引入有效值的概念；進而讓學生知道怎樣衡量交變電流的平均效果，即用與交變電流有相同熱效應(yīng)的直流來表示交變電流的平均效果，從而明確有效值的物理意義．
3、要讓學生知道，提到交變電流的電壓、電流、電動勢時，如果不加特別說明，通常指的都是交變電流的有效值，電表測量的數(shù)值，也都是有效值．
正弦電流的有效值和最大值的關(guān)系，課本中是直接給出的，不要求加以證明．但它十分有用，應(yīng)要求學生記住．還要讓學生明確地知道，這一關(guān)系只對正弦式電流成立，對其他波形的交變電流并不成立。

教學重點、難點、疑點及解決辦法
1、交變電流有效值概念既是重點又是難點，通過計算特殊形式的交變電流的有效值來體會和掌握它的定義
2、交變電流瞬時值確定使學生感到困難，通過例題分析使學生學會借助數(shù)學工具處理解決物理問題的能力。

--方案

表征交變電流物理量

教學目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量．

2、理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題．

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量．

教學重點：表征交流電的幾個物理量，特別是“有效值”

教學難點：有效值的理解

教學方法：啟發(fā)式綜合教學法

教學用具：幻燈片、交流發(fā)電機模型、演示電流表、

教學過程：

一、知識回顧

（一）、交變電流：

大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流．如圖所示（b）、（c）、（e）所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流．如圖（b）所示．而（a）、(d)為直流，其中（a）為恒定電流．

（二）、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律．

1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的．即正弦交流．

2、中性面：勻速旋轉(zhuǎn)的線圈，位于跟磁感線垂直的平面叫做中性面．這一位置穿過線圈的磁通量最大，但各邊都未切割磁感線，或者說這時線圈的磁通量變化率為零，線圈中無感應(yīng)電動勢．

3、規(guī)律：
（1）函數(shù)表達式：匝面積為的線圈以角速度轉(zhuǎn)動，從中性面開始計時，則．用表示峰值,則在純電阻電路中，

電流：．

電壓：．

（2）圖象表示：

二、新課教學：

1、表征交變電流大小物理量

①瞬時值：對應(yīng)某一時刻的交流的值，用小寫字母表示，，，．

②峰值：即最大的瞬時值用大寫字母表示，,，．

,．

注意：線圈在勻強磁場中繞垂直于磁感線方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，所產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的峰值為，即僅由匝數(shù)，線圈面積，磁感強度和角速度四個量決定．與軸的具體位置，線圈的形狀及線圈是否閉合都是無關(guān)的．

③有效值：

ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量

ⅱ、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值．

ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是；.

注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有；的關(guān)系，非正弦（或余弦）交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進行推導(dǎo)，如對于正負半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值．即．

ⅳ、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值；交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值．對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值．

ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值．

④峰值、有效值、平均值在應(yīng)用上的區(qū)別．

峰值是交流變化中的某一瞬時值，對純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義．若對含電容電路，在判斷電容器是否會被擊穿時，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值．

交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對于一個確定的交流來說，其有效值是一定的．而平均值是由公式確定的，其值大小由某段時間磁通量的變化量來決定，在不同的時間段里是不相同的．如對正弦交流，其正半周或負半周的平均電動勢大小為：

，而一周期內(nèi)的平均電動勢卻為零．在計算交流通過電阻產(chǎn)生的熱功率時，只能用有效值，而不能用平均值．在計算通過導(dǎo)體的電量時，只能用平均值，而不能用有效值．

在實際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題示不加特別說明，提到的電流、電壓、電動勢都是指有效值．

２、表征交變電流變化快慢的物理量

①周期：電流完成一次周期性變化所用的時間．單位：s.

②頻率：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)．單位：ＨZ.

③角頻率：就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度．單位：rad/s.

④、角速度、頻率和周期的關(guān)系：[筆墨評語網(wǎng) BmRBh.coM]

3、疑難辨析

交流電的電動勢瞬時值和穿過線圈面積的磁通量的變化率成正比．當線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時，線圈磁通量也是按正弦（或余弦）規(guī)律變化的，若從中性面開始計時，時，磁通量最大，應(yīng)為余弦函數(shù)，此刻變化率為零（切線斜率為零），時，磁通量為零，此刻變化率最大（切線斜率最大），因此從中性面開始計時，感應(yīng)電動勢的瞬時表達式是正弦函數(shù)，如上圖（a）（b）所示分別是和

延伸閱讀

表征交變電流的物理量

教學目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量。

2、理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題。

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量。

教學重點：

掌握表征交變電流大小物理量。理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題

教學難點：

有效值的理解

教學準備：

幻燈片、交流發(fā)電機模型、演示電流表、

教學過程：

一、知識回顧

（一）、交變電流：

的電阻上，在0.05s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量（）

A、可能為零

B、一定為0.25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖15-14所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V；交流電壓的有效值等于________V

高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學設(shè)計

古人云，工欲善其事，必先利其器。作為高中教師就要精心準備好合適的教案。教案可以讓學生們能夠在上課時充分理解所教內(nèi)容，幫助高中教師能夠井然有序的進行教學。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢？以下是小編為大家精心整理的“高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學設(shè)計”，僅供參考，希望能為您提供參考！

高一物理教案：《表征交變電流的物理量》教學設(shè)計

教學目的：

l、掌握表征交變電流大小物理量。

2、理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題。

3、掌握表征交變電流變化快慢的物理量。

教學重點：

掌握表征交變電流大小物理量。理解有效值的定義并會用它解決相關(guān)問題

教學難點：

有效值的理解

教學準備：

幻燈片、交流發(fā)電機模型、演示電流表、

教學過程：

一、知識回顧

(一)、交變電流：

大小和方向都隨時間作周期性變化的電流叫做交變電流，簡稱交流。如圖15-1所示(b)、(c)、(e)所示電流都屬于交流，其中按正弦規(guī)律變化的交流叫正弦交流。如圖(b)所示。而(a)、(d)為直流其中(a)為恒定電流。

(二)、正弦交流的產(chǎn)生及變化規(guī)律。

1、產(chǎn)生：當線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生的交流是隨時間按正弦規(guī)律變化的。即正弦交流。

規(guī)律：圖象表示：

二、新課教學：

1、表征交變電流大小物理量

①瞬時值：對應(yīng)某一時刻的交流的值

用小寫字母x 表示，e i u

②峰值：即最大的瞬時值

③有效值：

ⅰ、意義：描述交流電做功或熱效應(yīng)的物理量

ⅱ、定義：跟交流熱效應(yīng)相等的恒定電流的值叫做交流的有效值。

ⅲ、正弦交流的有效值與峰值之間的關(guān)系是ε= I= U= 。

注意：正弦交流的有效值和峰值之間具有ε= ，U= 的關(guān)系，非正弦(或余弦)交流無此關(guān)系，但可按有效值的定義進行推導(dǎo)，如對于正負半周最大值相等的方波電流，其熱效應(yīng)和與其最大值相等的恒定電流是相同的，因而其有效值即等于其最大值。即I=I 。

ⅳ、交流用電器的額定電壓和額定電流指的是有效值;交流電流表和交流電壓表的讀數(shù)是有效值。對于交流電若沒有特殊說明的均指有效值。

ⅴ、在求交流電的功、功率或電熱時必須用交流電的有效值。

④、峰值、有效值應(yīng)用上的區(qū)別。

峰值是交流變化中的某一瞬時值，對純電阻電路來說，沒有什么應(yīng)用意義。若對含電容電路，在判斷電容器是否會被擊穿時，則需考慮交流的峰值是否超過電容器的耐壓值。

交流的有效值是按熱效應(yīng)來定義的，對于一個確定的交流來說，其有效值是一定的。

在實際應(yīng)用中，交流電器銘牌上標明的額定電壓或額定電流都是指有效值，交流電流表和交流電壓表指示的電流、電壓也是有效值，解題中，若題目不加特別說明，提到的電流、電壓、電動勢時，都是指有效值。

2、表征交變電流變化快慢的物理量

①、周期T：電流完成一次周期性變化所用的時間。單位：s .

②、頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：HZ.

ω=

三、鞏固練習

1、正弦交流電壓的峰值為10V，周期為0.2S，將此電壓接在10 的電阻上，在0.05s內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱量( )

A、可能為零

B、一定為0 .25J

C、不可能大于0.25J

D、可能小于是0.25J

2、某交流電壓隨時間的變化規(guī)律如圖15-14所示，則此交流電的頻率是_______Hz。若將該電壓加在10uf的電容器上，則電容器的耐壓值不應(yīng)小于_________V;交流電壓的有效值等于________V

描述交變電流的物理量

一位優(yōu)秀的教師不打無準備之仗，會提前做好準備，高中教師要準備好教案，這是每個高中教師都不可缺少的。教案可以讓學生們充分體會到學習的快樂，幫助高中教師提高自己的教學質(zhì)量。優(yōu)秀有創(chuàng)意的高中教案要怎樣寫呢？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《描述交變電流的物理量》，希望能對您有所幫助，請收藏。

描述交變電流的物理量學案課件練習

教案課件是老師上課做的提前準備，大家開始動筆寫自己的教案課件了。只有制定教案課件工作計劃，接下來的工作才會更順利！適合教案課件的范文有多少呢？以下是小編收集整理的“描述交變電流的物理量學案課件練習”，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

二.描述交變電流的物理量
【要點導(dǎo)學】
表征交變電流的物理量
（1）瞬時值：交流電的瞬時值反映的是不同時刻交流電的大小和方向，瞬時值是時間的函數(shù)，不同時刻瞬時值不同。正弦交流電瞬時值的表達式為
e=Emsinωt
U=Umsinωt
（2）最大值：交流電的最大值反映的是交流電大小的變化范圍，當線圈平面與磁力線平行時，交流電動勢最大，Em＝NBSω，瞬時值與最大值的關(guān)系是：－Em≤e≤Em。
（3）有效值：交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的。即在同一時間內(nèi)，跟某一交流電能使同一電阻產(chǎn)生相等熱量的直流電的數(shù)值，叫做該交流電的有效值，正弦交流電的有效值與最大值之間的關(guān)系是：
E=Em/U=Um/I=Im/
各種交流電電氣設(shè)備上所標的、交流電表上所測得的以及在敘述中沒有特別加以說明的交流電的最大值，都是指有效值。
（4）平均值：交流電的平均值是交流電圖像中波形與橫軸所圍的面積跟時間的比值，用e=nΔΦ／Δt計算
（5）表征交變電流變化快慢的物理量
①周期T：電流完成一次周期性變化所用的時間。單位：s.
②頻率f：一秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)。單位：HZ.
③角頻率ω：就是線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動的角速度。單位：rad/s.
④角速度、頻率、周期的關(guān)系ω=2πf=2π/T

【范例精析】
例1、圖5－2－1表示一交變電流隨時間變化的圖象。此交變電流的有效值是：（）
A.5安B.5安
C.3.5安D.3.5安
解析:許多同學對交變電流有效值的意義理解不深，只知道機械地套用正弦交變電流的最大值是有效值的倍的關(guān)系，直接得出有效值.由圖象知該交變電流不是正弦交流電，因此不能套用I=Im/公式求，必須從有效值的定義考慮。
設(shè)該交變電流的有效值為I，通過電阻R，在一個周期時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q，則Q=I2RT。題中的交流電通過相同電阻R在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量為Q′，則
Q=I12RT/2+I22RT/2
因Q=Q′，有I2RT=I12RT/2+I22RT/2
∴I=5（安）
故選項B正確。
例2、如圖5－2－2所示，在勻強磁場中有一個“冂”形導(dǎo)線框可繞AB軸轉(zhuǎn)動，已知勻強磁場的磁感強度B=5/πT，線框的CD邊長為20cm.CE、DF長均為10cm，轉(zhuǎn)速為50r/s，若從圖示位置開始計時，
（1）寫出線框中感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式；
（2）若線框電阻r=3,再將AB兩端接“6V，12W”燈泡，小燈泡能否正常發(fā)光？若不能，小燈泡實際功率多大？
解析：（1）注意到圖示位置磁感線與線圈平面平行，瞬時值表達式應(yīng)為余弦函數(shù)，先出最大值和角頻率：
ω=2πn=100πrad/s
Em=BSω=5/π×0.2×0.1×100π=10(V)
所以電動勢瞬時表達式應(yīng)為：e=10cos100πt(V)。
（2）小燈泡的電阻為R=U額2／Ｐ額＝62/12=3Ω，
先求出交變電流電動勢有效值E=Em/=10(V)
此后電路可看成恒定電流電路，由于R=r,U=Em/2=5V，小于額定電壓，故小燈泡不能正常發(fā)光。其實際功率是p=U2/R=52/3=25/3=8.3(W)
拓展：在交流電路中，計算交流的發(fā)熱功率及熱量必須用有效值。另外，交流電表的讀數(shù)也為有效值。但在計算流過電路中的電量時用電流平均值計算，即：
q=i×Δt=（NΔΦ/RΔt）×Δt=NΔΦ/R。
例3、將電阻為r的直導(dǎo)線abcd沿矩形框架邊緣加以彎曲，折成“п”形，其中ab=cd=L1，bc=L2。在線端a、d間接電阻R和電流表A，且以a、d端連線為軸，以角速度在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，如圖5-2-3所示，求：
（1）交流電流表A的示數(shù)；
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°角的過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量；
（3）寫出彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)動過程中，從圖示位置開始計時的電動勢的表達式。
解析：（1）彎曲導(dǎo)線轉(zhuǎn)到圖示位置時有感應(yīng)電動勢的峰值為Em=BL2ωL1=BωL1L2
產(chǎn)生電流的峰值為Im=Em/(R+r)=BωL1L2/(R+r)
電流表A的示數(shù)I=Im/=BωL1L2/2(R+r)
（2）由圖示位置轉(zhuǎn)過90°角所用時間t=T/4=π/２ω
電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR=I2Rt=πωRB2L12L22/4(R+r)2
（3）電動勢為e=Emcosωt=BωL1L2cosωt
【能力訓練】
1、一個矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢按正弦規(guī)律變化，其瞬時值的表達式為e=220sin100πtV，下列說法中正確的是：(ABD)
A．頻率是50Hz
B．.當t=0時，線圈平面與中性面重合
C．當t=1/100s時，e的值最大，為220V
D．線圈轉(zhuǎn)動的角速度為314rad/s
2、下列數(shù)據(jù)中不屬于交變電流有效值的是（C）
A.交流電表的示數(shù)
B.燈泡的額定電壓
C.電容器的耐壓值
D.保險絲的額定電流
3、一個接在直流電源上的電熱器所消耗的電功率為P1，若把它接到電壓最大值與直流電壓相等的正弦式交流電源上，該電熱器所消耗的電功率為P2，則P1：P2為：(A)
A.2：1B.1：2C.1：1D.1：
4、一個矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，周期為T。從中性面開始計時，當t=T/12時，線圈中感應(yīng)電動勢的瞬時值為2V，則此交變電流的有效值為（A）
A.2VB.2VC.VD./2V
5、一電阻接在20V的直流電源上，消耗的電功率為10W，把這一電阻接在某一交流電源上，該交流電源的輸出電壓u隨時間t變化的圖象如圖5-2-4所示，則這一電阻消耗的電功率為（A）
A.5W
B.7.07W
C.10W
D.14.1W
6、在電阻R上分別加如圖5-2-5（1）、（2）所示的交變電壓u1和u2，在較長的相等時間內(nèi)，內(nèi)阻R上產(chǎn)生的熱量相等，電阻R的阻值變化可以忽略，那么（BC）
A.交變電壓u2的最大值Um等于U
B.交變電壓u2的最大值Um等于U
C.交變電壓u1的有效值等于U
D.交變電壓u1的有效值等于U/
7、交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，那么，在計算一個通有交變電流的電阻產(chǎn)生的熱量或電阻的熱功率時，是用交變電流的瞬時值、最大值還是有效值？若一個10Ω的電阻，通過的電流為i=2sin314tA，那么這個電阻的熱功率是多大？
有效值20W
8、一個正弦規(guī)律變化的交變電流的圖象如圖5-2-6所示，根據(jù)圖象計算：
（1）交變電流的頻率。
（2）交變電流的有效值。
（3）寫出該電流的瞬時值表達式。
（4）在什么時刻該電流的瞬時值大小與其有效值相等。
（1）50HZ（2）10A（3）i=20sin100πt（A）（4）t=0.0025(2n+1)n=(0,1,2,3,……)
9、求如圖5-2-7所示的交變電流的有效值。
4.33A
10、交流發(fā)電機模型的矩形線圈abcd在勻強磁場中繞與磁場垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動。線圈共有n匝，邊長ab=L1，bc=L2，線圈的內(nèi)電阻為r，外電阻為R，磁感應(yīng)強度是B，線圈轉(zhuǎn)動的角速度是ω，如圖5-2-8所示。求：（1）轉(zhuǎn)動過程中電流表的讀數(shù)。（2）線圈轉(zhuǎn)動一周，外力做了多少功？
nBωL1L2/2(R+r)πωRn2B2L12L22/4(R+r)2
11、單匝矩形線圈abcd繞ad邊為軸在勻強磁場B中勻速轉(zhuǎn)動，如圖5－2－9所示，圖中ab=L1,bc=L2,線框電阻為r,ad間接入的電阻為R。R與理想電流表A串聯(lián)，線圈角速度為ω，求：
（1）電流表A的讀數(shù)。
（2）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中通過電流表的總電量q。
（3）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q熱。
BωL1L2/(R+r)BL1L2/(R+r)πωRB2L12L22/4(R+r)2